Развитие автоматизированных обучающих систем в сфере образования

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Компьютеры в сфере образовательной деятельности

2 Цели и этапы применения АОС

3 Системы дистанционного обучения

4 Системы искусственного интеллекта

Заключение

ВВЕДЕНИЕ

В нашей стране в области компьютерных обучающих систем в сфере образования исторически возникло 2 направления. Их принято называть ЭКСПЕРТНЫМИ ОБУЧАЮЩИМИ СИСТЕМАМИ (ЭОС). Первое направление ЭОС - АСУ (автоматизированная система управления). АСУ прямо или косвенно связана с обычным процессом обучения. Второе направление - развитие диалоговых систем и инструментальных систем проектирования, разработки для самых различных анкетных и опросных данных. Традиционно процесс обучения рассматривается как двусторонний, включающий в себя деятельность преподавателя и учащихся. Активное использование ЭВМ в учебном процессе делает ее полноправным третьим партнером процесса обучения. Компьютеры предоставляют практически неограниченные возможности для развития самостоятельного творческого мышления учащихся, их интеллекта, а также самостоятельной творческой деятельности учащихся и преподавателей.

Альтернативным подходом к процессу компьютеризации обучения является создание так называемых учебных сред. Учебная среда предоставляет учащемуся учебные материалы и другие ресурсы, необходимые для достижения учебной цели, поставленной ему преподавателем либо им самим; отсутствие контроля действий учащегося со стороны системы. Основное назначение учебной среды - создание благоприятной, "дружественной" среды или "мира", "путешествуя" по которой, учащийся приобретает знания.

1 Компьютеры в сфере образовательной деятельности

Активная политика производителей компьютерной техники и программного обеспечения, особенно в клоне персональных компьютеров, а также фирм по оказанию телекоммуникационных сервисов привела к тому, что человек современного информационного общества уже не может обойтись без компьютера. Сейчас налицо тенденция, при которой коммерческие фирмы, вложив огромные средства в технологические цепочки разработки мультимедийных CD-ROM, наполняют рынок программных продуктов образовательного и, в ряде случаев, учебного назначения, о которых преподаватели и учителя в школах слабо или вообще неинформированы. Школьники и студенты, приобретя их, могут пользоваться ими. Но соответствует ли такое “компьютерное учебное пособие” программе определенного предмета или курса, а также как применить его в учебном процессе, ведущемся в конкретном учебном заведении зачастую не знает ни завуч, ни директор образовательного учреждения, ни, тем более, учитель. Ими воспринимается, в качестве средств поддержки учебного процесса, только то программное обеспечение учебного назначения, которое разработано ими самими, либо апробировано и рекомендовано коллегами. Однако у профессиональных преподавателей и методистов нет таких технических возможностей как у коммерческих фирм, для создания ПО, нужного и полезного, с их точки зрения, процессу обучения. Поэтому нужна система разработки компьютеризированных курсов, поддерживаемая государством, для компьютерной технологии обучения и, параллельно с ней, система подготовки и переподготовки преподавательских кадров, умеющих применять информационные технологии для реализации компьютерной технологии обучения. С точки зрения обучаемого применение педагогических программных средств вычислительной техники повышает интерес к обучению, увеличивает мотивацию за счет новизны и сочетания более разнообразных и наглядных методов обучения в совокупности с традиционными. Педагогические программные средства вычислительной техники в целом ряде случаев позволяют обучающемуся работать в индивидуальном темпе, снимая при этом психологические барьеры общения. При этом учитывается начальный уровень подготовки, склад ума обучаемого, стиль мышления, особенности воспитания, памяти, внимания, темперамент, свойства нервной системы и т.д.Учащийся имеет возможность во время обучения обратиться за справкой, помощью или разъяснением. получает возможность прервать обучение и возобновить его с места прерывания с сохранением предыстории обучения. Это позволяет более эффективно использовать время обучающегося, организовать дополнительные занятия с отстающими и получить больший объем знаний с успевающими.

Используя компьютер, можно изучить процессы, которые в условиях учебного кабинета продемонстрировать невозможно, либо слишком дорого или опасно. Практика показывает, что на этапе тренировки, где преобладает самостоятельная работа, компьютер имеет большие преимущества, помогая осуществить дифференцированный подход к каждому учащемуся, вовремя заметить пробелы в знаниях и устранить их. Обладая "бесконечным терпением", машина никогда не "устает", и, если это потребуется, она может повторять упражнения многократно.

2 Цели и этапы применения АОС

Общая цель применения АОС - развитие творческой инициативыучащихся при решении различных учебно-производственных задач на высоком уровне обучения. С этой целью машинная программа для АОС должна строиться так, чтобы она могла выступать в качестве «партнера» и помощника учащегося при решении учебных задач. Создание машинных программ, обеспечивающих диалог двух "равноправных" партнеров (учащегося и ЭВМ), позволяет добиться не только длительной мотивации в работе, но и саморегулируемого, творческого характера деятельности учащегося.

Могут быть выделены три основные этапы учебного процесса, на которых целесообразно использование АОС: подготовительный, собственно учебный, заключительный (анализ результатов обучения). Особенность этих этапов - в целях, которые ставит педагог на каждом из этапов. Различие целей на каждом из этапов приводит к различию в организации занятий при использовании АОС.

1. На подготовительном этапе педагогического процесса в АОС предусматривается информация для сбора учебной информации, необходимой для уточнения и конкретизации педагогических целей и задач с учетом особенностей преподавания конкретного предмета, группы учащихся, изучающих этот предмет. В связи с этим перед педагогом встают задачи использования этой информации для построения оптимальной методики обучения. Само обучение должно опираться на привлечение всего диапазона методик работы.

2. На этапе осуществления педагогического процесса преподаватель с помощью АОС имеет следующие возможности: организовать в соответствии с определенной стратегией обучения предъявление учащимся на экранах дисплеев учебного материала; обеспечить регистрацию и учет обратных связей при работе с АОС в целях выдачи этой системой на экраны дисплеев указаний, рекомендаций, советов для учащихся; создать условия для дифференциации учебного процесса в соответствии с индивидуальными особенностями обучаемых; осуществить оперативный контроль деятельности учащихся на уроках и регистрацию результатов самостоятельной работы; добиться саморегулирования деятельности учащихся при работе над материалом на основе оперативного или отсроченного самоконтроля этой деятельности, самостоятельного «выхода» на необходимую программу обучения.

3. На заключительном этапе применения АОС позволяет преподавателю: определить и зарегистрировать фактические отклонения в деятельности учащихся от прогнозируемых результатов; получить обобщенные статистические характеристики результатов работы учащихся над учебным материалом (типы ошибок, классификацию ошибок по установленным критериям, частотные перечни ошибок, различные временные показатели работы); провести анализ учебной деятельности учащихся и выявить причины отклонений в этой деятельности; предусмотреть и реализовать меры по предупреждению и устранению причин, вызывающих отклонения в учебной деятельности.

Самым простым примером АОС являются ЛИНГОФОНЫ. Преподаватель дает обучающимся определённые задачи по курсу изучаемого материала. Учащиеся выполняют эти задания, и преподаватель оценивает их.

Во всех случаях использования АОС труд педагога обогащается организационными компонентами. Преподаватель дозирует работу учащихся с компьютером, организует помощь учащимся, а главное - дополняет «бездушное» функционирование техники. Опыт показывает, что компьютерное обучение во многом представляет собой самостоятельный участок в структуре учебного процесса.

3 Системы дистанционного обучения

В сложных социально-экономических условиях дистанционное образование становится особенно актуальным для отдаленных регионов, для людей с малой подвижностью, а также при самообразовании и самостоятельной работе учащихся.

В процессе информатизации образования необходимо иметь в виду, что главный принцип использования компьютера - это ориентация на те случаи, когда человек не может выполнить поставленную педагогическую задачу. Например, преподаватель не может наглядно продемонстрировать большинство физических процессов без компьютерного моделирования. С другой стороны, компьютер должен помогать развитию творческих способностей учащихся, способствовать обучению новым профессиональным навыкам и умениям, развитию логического мышления.

Термин "дистанционное обучение" означает такую организацию учебного процесса, при которой преподаватель разрабатывает учебную программу, главным образом базирующуюся на самостоятельном обучении студента. Такая среда обучения характеризуется тем, учащийся в основном, а зачастую и совсем отделен от преподавателя в пространстве или во времени, в то же время, студенты и преподаватели имеют возможность осуществлять диалог между собой с помощью средств телекоммуникации. Дистанционное обучение позволяет учиться жителям регионов, где нет иных возможностей для профессиональной подготовки или получения качественного высшего образования, нет университета нужного профиля или преподавателей требуемого уровня квалификации.

Термин "интерактивное взаимодействие" широко используется как в отечественной, так и в зарубежной педагогической литературе. В узком смысле слова (применительно к работе пользователя с программным обеспечением вообще) интерактивное взаимодействие - это диалог пользователя с программой, т.е. обмен текстовыми командами (запросами) и ответами (приглашениями). При более развитых средствах ведения диалога (например, при наличии возможности задавать вопросы в произвольной форме, с использованием "ключевого" слова, в форме с ограниченным набором символов) обеспечивается возможность выбора вариантов содержания учебного материала и режима работы. Чем больше существует возможностей управлять программой, чем активнее пользователь участвует в диалоге, тем выше интерактивность. В широком смысле интерактивное взаимодействие предполагает диалог любых субъектов друг с другом с использованием доступных им средств и методов. При этом предполагается активное участие в диалоге обеих сторон - обмен вопросами и ответами, управление ходом диалога, контроль за выполнением принятых решений и т.п. Телекоммуникационная среда, предназначенная для общения миллионов людей друг с другом, является априори интерактивной средой. При дистанционном обучении субъектами в интерактивном взаимодействии будут выступать преподаватели и студенты, а средствами осуществления подобного взаимодействия - электронная почта, телеконференции, диалоги в режиме реального времени и т.д.

Виртуальная школа - это образовательное учреждение, в котором педагогический процесс и обучение осуществляются через Интернет. Материалы по учебным курсам в виртуальной школе представлены в электронном виде и выкладываются на веб-сайте таким образом, чтобы прошедшие авторизацию обучающиеся могли ими пользоваться. Эти материалы обычно включают в себя тексты лекций по предмету, лекций по предмету, интерактивные тесты и тренажеры, словари и т. д. Ознакомившись с материалами виртуального урока, обучающийся выполняет ряд заданий, которые автоматически проверяются системой, с выставлением оценки. Обучающийся может вступать во взаимодействие с сетевыми преподавателями, консультируясь по предметам. Сетевые преподаватели могут также осуществлять контроль и оценку знаний обучающийся, общаясь с ним по электронной почте, по телефону, в форуме или при помощи иных средств связи.

Организационно-технологические модели ДО:

Единичная медиа - использование какого-либо одного средства обучения и канала передачи информации. Например, обучение через переписку, учебные радио- или телепередачи. В этой модели доминирующим средством обучения является, как правило, печатный материал. Практически отсутствует двусторонняя коммуникация, что приближает эту модель дистанционного обучения к традиционному заочному обучению.

Мультимедиа - использование различных средств обучения: учебные пособия на печатной основе, компьютерные программы учебного назначения на различных носителях, аудио- и видеозаписи и т.п. Однако, доминирует при этом передача информации в "одну сторону". При необходимости используются элементы очного обучения - личные встречи обучающихся и преподавателей, проведение итоговых учебных семинаров или консультаций, очный прием экзаменов и т.п.

Гипермедиа - модель дистанционного обучения третьего поколения, которая предусматривает использование новых информационных технологий при доминирующей роли компьютерных телекоммуникаций. Простейшей формой при этом является использование электронной почты и телеконференций, а также аудиообучение (сочетание телефона и телефакса). При дальнейшем развитии эта модель дистанционного обучения включает использование комплекса таких средств как видео, телефакс и телефон (для проведения видеоконференций) и аудиографику при одновременном широком использовании видеодисков, различных гиперсредств, систем знаний и искусственного интеллекта.

Дистанционное обучение прекрасно подходит для тех, кто живёт в отдалённых районах, а также для тех, кто в силу определённых причин не может посещать очную форму обучения. Кроме того, несомненным преимуществом дистанционных курсов обучения через Интернет является то, что обучающийся может сам выбрать, в какое время суток ему удобнее заниматься, а также определить для себя индивидуальную продолжительность занятий. Обучающийся дистанционной формы обучения не имеет жёсткого расписания занятий, а все нюансы всегда могут решиться наиболее быстрым образом при помощи электронной почты, скайпа или ICQ. Кроме того, появляется возможность поговорить с преподавателем on-line и задать все интересующие вопросы по тому или иному предмету. Проходя обучение, дистанционное образование позволяет не беспокоиться о том, что какие-либо оценки будут поставлены "с пристрастием".

Большое распространение в сфере образования получил Интернет. Ресурсы Интернета чрезвычайно обширны от компьютерных учебников, энциклопедий до шпаргалок. Диапазон применения Интернета простирается от самостоятельной работы до дистанционного образования, а круг пользователей включает и учащихся, и учителей. Большинство учебных заведений имеет собственные сайты.

Все существующие образовательные сайты можно разделить на две группы: «стихийные» и «организованные». «Стихийные» сайты, пользующиеся большой популярностью, содержат рефераты, курсовые, дипломы и т.п. Они однотипны по своей структуре, как правило, включают тематические рубрики

«Организованные» сайты, имеют определенную структуру, направленную на решение ряда образовательных задач, и ориентированы на более широкий круг пользователей (преподавателей, учащихся, родителей). Следует отметить, что дистанционное образование в Интернете, является бурно развивающимся направлением, приносящим большой доход. Основные достоинства такого обучения: низкая себестоимость, большая пропускная способность и интеграция в мировое образовательное пространство.

4 Системы искусственного интеллекта

На сегодняшний день во всём мире очень популярны системы искусственного интеллекта. Они помогают людям выполнять работу, которая им непосильна. Примером являются люди с ограниченными возможностями, т.е. инвалиды. Остальные же люди пользуются ими для удобства или е в целях развлечения. Также системы искусственного интеллекта применяются в сфере образования, в медицине, в механике, в общем, во всех сферах человеческой деятельности. Хочу привести примеры некоторых из них:

Автономное управление. Система компьютерного зрения Alvinn была обучена вождению автомобиля, придерживаясь определенной полосы движения. В университете CMU эта система была размещена в микроавтобусе, управляемом компьютером NavLab, и использовалось для проезда по Соединенным Штатам; на протяжении 2850 миль система обеспечивала рулевое управление автомобилем в течение 98% времени. Человек брал на себя управление лишь в течение остальных 2%, главным образом на выездных пандусах. Компьютер NavLab был оборудован видеокамерами, которые передавали изображения дороги в систему Alvinn, а затем эта система вычисляла наилучшее направление движения, основываясь на опыте, полученном в предыдущих учебных пробегах.

Диагностика. Медицинские диагностические программы, основанные на вероятностном анализе, сумели достичь уровня опытного врача в нескольких областях медицины. Хекерман описал случай, когда ведущий специалист в области патологии лимфатических узлов не согласился с диагнозом программы в особо сложном случае. Создатели программы предложили, чтобы этот врач запросил у компьютера пояснения по поводу данного диагноза. Машина указала основные факторы, повлиявшие на ее решение, и объяснила нюансы взаимодействия нескольких симптомов, наблюдавшихся в данном случае. В конечном итоге эксперт согласился с решением программы.

Робототехника. Многие хирурги теперь используют роботов-ассистентов в микрохирургии. Например, HipNav -- это система, в которой используются методы компьютерного зрения для создания трехмерной модели анатомии внутренних органов пациента, а затем применяется робототехническое управление для руководства процессом вставки протеза, заменяющего тазобедренный сустав.

Понимание естественного языка и решение задач. Программа Proverb -- это компьютерная программа, которая решает кроссворды намного лучше, чем большинство людей; в ней используются ограничения, определяющие состав возможных заполнителей слов, большая база с данными о встречавшихся ранее кроссвордах, а также множество различных источников информации, включая словари и оперативные базы данных, таких как списки кинофильмов и актеров, которые играли в этих фильмах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исходя из всего выше сказанного и основываясь на своем понимании данного вопроса, я считаю, что внедрение в сферу образования простейших Электронно- вычислительных машин, другой Электронно- вычилительной техники, а также Автоматических обучающих систем - безусловно, необходимый, прогрессивный и немаловажный шаг в развитии и усовершенствовании нынешней системы образования, которая, по- моему мнению, нуждается в преобразовании и реконструкции. Я считаю, что данный процесс неотвратим, а поэтому следует принимать его как неотъемлемую часть научно- технических преобразований, происходящих в нашем обществе. В системе образования наметилось много новых проектов, основанных на широком использовании возможностей информационных и телекоммуникационных технологий. Но для выполнения основной задачи - обеспечения разнообразного непрерывного образования - требуется разработка новых концепций. Такая измененная образовательная система, в которой современные технологии будут взвешенно и разумно сочетаться с достижениями педагогики, предоставит преподавателям и обучаемым новые возможности и преимущества: от пассивного восприятия учебного материала к самостоятельной продуктивной деятельности; от сообщающего обучения к дискуссиям и совместному творческому поиску; от сухих баллов к интегрированной оценке развития личностных качеств; от ограниченной помощи обучаемому к широкомасштабным образовательным услугам; от одного диплома ко многим дипломам и сертификатам, составляющим комплексный профессиональный портрет специалиста.